KR20020013004A - 수액용기용 다층 필름 및 수지조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 외부층, 중앙층 및 내부층을 포함하는 다층 필름으로, 외부층은 폴리프로필렌 단독중합체, 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체 또는 이들의 블렌드로 구성되고, 중앙층은 A : 폴리프로필렌계 수지 10~45 중량부, B : 비결정성 폴리프로필렌계 수지 45~80 중량부 및 C : 수소첨가 스티렌부타디엔고무 10~45 중량부로 이루어진 수지조성물 또는 상기 A+B+C 100중량부에 대하여 핵제 0.01~1.0중량부를 더 함유하는 수지 조성물로부터 제조된 것이며, 내부층은 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체인 것을 특징으로 하는 다층 필름에 관한 것이다.

Description

수액용기용 다층 필름 및 수지조성물{Multilayer films and resin compositions for intravenous solution bag}
본 발명은 내열성, 투명성, 유연성이 우수한 수액용기용 다층 필름(Film) 및 내열성, 투명성 및 유연성이 우수한 수지조성물에 관한 것이다.
종래 의료용 수액용기는 유리병으로 깨지기 쉽고 사용 시 내용물이 감소함에 따른 진공 공간의 발생으로 유량을 주기적으로 조절해야 하는 불편을 극복하기 위해 PVC계 수액 용기가 등장하게 되었다. 그러나, PVC계 수액 용기의 경우 내분비계 교란물질(환경호르몬)의 발생 및 소각 시 다량의 다이옥신 발생으로 인해 Non-PVC계 수액용기 개발의 필요성이 대두하게 되었다.
미국특허 출원(95년 제408,668호)은 에틸렌/알파올레핀 공중합체를 포함하는 내부층, 폴리프로필렌계 또는 고밀도폴리에틸렌 및 코폴리에스테르로 구성되는 제1외부층, 폴리아미드 등으로 구성되는 제2외부층을 포함하는 다중층 필름을 개시하고 있는데, 상기 필름은 유연성이 우수하나 121℃ 살균시 백화현상 발생으로 투명성이 저하된다.
일본특개평 제 3-277365호는 밀도 0.920g/㎠이상의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된 외부층, 밀도 0.915g/㎤이하의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된 중간층, 밀도 0.918g/㎤이상의 측쇄상 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된 내부층을 포함하는 3층 필름을 개시하고 있는데, 상기 필름은 유연성이 우수하나 121℃ 살균시 투명성이 저하된다.
일본특개평 제9-52328호에 의하면, 신디오택틱폴리프로필렌과 프로필렌-에틸렌 공중합체로 이뤄진 폴리프로필렌계 수지층과 메탈로센 촉매를 사용한 에틸렌-알파올레핀공중합체로 이뤄지는 폴리에틸렌계 수지층을 적층시켜 투명성, 유연성, 내열성을 향상시켰으나 121℃ 살균시 백화현상 발생으로 투명성이 저하된다.
일본특개평 제 9-59455호는 프로필렌을 주성분으로 한 프로필렌-알파올레핀 공중합체와 수소첨가스티렌부티렌고무 및 핵제로 이뤄지는 의료용 백용 조성물을 개시하고 있는데, 상기 조성물은 투명성, 내충격성이 우수하고 살균 후 백화현상은 없으나 투명성과 유연성이 다소 떨어진다.
본 발명은 이러한 단점을 개선하고 의료용 수액용기에 요구되는 물성인 투명성, 유연성, 내열성이 우수한 의료용 다층 필름 및 이를 이루는 투명성 및 유연성이 우수한 폴리올레핀계 수지조성물을 개발하고자 한다.
본 발명은 외부층, 중앙층 및 내부층을 포함하는 다층 필름으로, 외부층은 폴리프로필렌 단독중합체, 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체 또는 이들의 블렌드로 구성되고, 중앙층은 A : 폴리프로필렌계 수지 10~45 중량부, B :비결정성 폴리프로필렌계 수지 45~80 중량부 및 C : 수소첨가 스티렌부타디엔고무 10~45 중량부로 이루어진 수지조성물 또는 상기 A+B+C 100중량부에 대하여 핵제 0.01~1.0중량부를 더 함유하는 수지 조성물로부터 제조된 것이며, 내부층은 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체인 것을 특징으로 하는 다층 필름을 제공한다.
본 발명은 각 층을 구성하는 수지의 융점이 외부층 : 145~168℃, 중앙층 : 135~155℃, 내부층 : 130~145℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름을 제공한다.
외부층, 중앙층, 내부층의 융점이 상기와 같은 온도범위이어야 하는 이유는 다음과 같다.
의료용 수액용기는 내용물을 충진한 후 121℃에서 살균을 하도록 되어 있으며, 이 때 변형이나 용출되는 물질이 규정치 이하여야 하기 때문에 내열성이 좋아야 한다. 외부층은 살균 시 먼저 접촉하는 부분으로 내열성이 더 우수한 수지가 필요하다. 내부층은 용기를 접착시킬 때 실링온도를 낮추면서 접착이 용이하도록 용융온도가 낮은 수지가 필요하다. 이 때 외부층은 내부층의 실링온도보다 녹는점이 높아 변화 발생이 없어야 한다. 중앙층은 전체 다층 필름의 유연성 및 투명성을 향상시키면서 내열성을 갖는 수지 층이 필요하다.
본 발명의 외부층은 폴리프로필렌 단독중합체 또는 프로필렌을 주성분으로 하는 알파올레핀 공중합체 또는 이들을 혼합한 것을 이용하여 제조한다. 외부층은 살균 시 먼저 접촉하는 부분으로 내열성이 가장 우수해야 하기 때문이다. 폴리프로필렌 단독중합체의 경우 융점이 160℃ 내외이고, 프로필렌을 주성분으로 하는 알파올레핀 공중합체의 경우 융점이 150℃내외이며, 이들을 혼합한 것의 경우 융점이 150~160℃이다.
또한, 외부층은 용융지수(230℃, 2.16Kg)가 0.5~10g/10min인 것이 바람직하다. 필름의 성형시 용융지수가 높으면 성형이 불가하기 때문이다.
본 발명의 중앙층은 조성물 100중량부에 대하여 A) 폴리프로필렌계 수지 10~45 중량부, B) 비결정성 폴리프로필렌계 수지 45~80 중량부, C) 수소첨가 스티렌부타디엔고무 10~45 중량부로 이루어진 수지조성물 또는 상기 A+B+C 100중량부에 대해 핵제 0.01 ~ 1.0 중량부를 더 함유하는 수지 조성물로부터 제조된다.
의료용 수액용기에 보관된 약물이 적절한 타입의 종류이고, 약물이 변질되거나 오염되어 있는지 여부를 육안으로 용이하게 확인하기 위해서는 의료용 수액용기는 투명성이 좋아야 한다. 따라서, 투명도는 적어도 80%이상 , 바람직하게는 85%이상이 양호하다.
폴리프로필렌계 수지는 외면층과 내면층과의 별도의 접착성 수지가 필요없이 다층 구성이 가능하다. 수소첨가 스티렌부타디엔고무는 폴리프로필렌계 수지의 투명성 및 유연성을 향상시키는데 효과적인 수지이다. 그러나, 일정 함량이상이 사용되면 끈적끈적함으로 인해 가공시 작업성이 떨어진다. 따라서, 결정화도가 30%이하인 폴리프로필렌으로 투명성 및 유연성이 일반 폴리프로필렌에 비해 우수하며 유연성이 있는 비결정성 폴리프로필렌을 첨가한다. 한편, 프로필렌계 수지의 함량이 증가할수록 유연성이 감소되며, 비결정성 폴리프로필렌계 수지가 증가할수록 내열성이 떨어지기 때문에, 중앙층의 상기 구성비(중량부)로 이루어진 것이 바람직하다.
나아가, 내열성 및 투명성을 더 항샹시키기 위하여 핵제를 더 함유할 수 있다.
중앙층을 구성하는 수지조성물의 용융지수(230℃, 2.16Kg)는 1.0~10g/10min 이 바람직하다. 필름의 성형시 용융지수가 높으면 성형이 불가하기 때문이다.
또한, 의료용 수액용기는 사용 시 수액이 공급되는 속도가 일정하기 위해서는 공급되는 속도와 거의 일정하게 용기가 쭈그러들 수 있어야 하므로, 유연성이 좋아야 한다. 따라서, 본 발명의 다층 필름의 굴곡탄성률은 3000㎏/㎠ 이하가 바람직하다.
본 발명의 내부층은 프로필렌을 주성분으로 하는 알파올레핀 공중합체로 구성된다. 내부층은 의약품이 접촉하는 부분이면서 용기 밀봉 시 서로간의 접착이 일어나는 부분으로 융점이 다른 층에 비해 낮은 것이 사용되며, 내부층은 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 2.0~10g/10min인 것이 바람직하다. 필름의 성형시 용융지수가 높으면 성형이 불가하기 때문이다.
본 발명에 따라 제조된 필름(film)은 용기로서 적절한 열가소성물질로서 하나 이상의 고분자물질 층을 갖는 것을 의미하며, 상기 고분자물질들은 당업계에 잘 알려진 방법에 의해 결합될 수 있다. 본 발명의 다층 필름은 외부층, 중앙층, 및 내부층으로 구성될 수 있고, 특수기능성 부여를 위해 층의 추가가 가능하나 경제성 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 다층 필름은 약물을 투여하는 의료용 수액용기로 사용될 뿐만아니라, 소변 또는 기타 환자의 배설물을 수집하는데도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 다층 필름은 환경호르몬의 영향이 없고, 접착성 수지층 없이 3층의 구성 만으로 수액용기 성형이 가능하다.
이하, 실시예를 통해 더욱 구체적으로 본 발명을 설명하고자 한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
A) 용융지수(230℃,2.16㎏) 2.0g/10min이고 에틸렌 함량이 2%인 폴리프로필렌 랜덤공중합체 20중량부, B) 용융지수(230℃,2.16Kg) 3.5g/10min인 비결정성 폴리프로필렌 70중량부, C) 용융지수(230℃, 2.16Kg) 3.5g/10min인 수소첨가 스티렌부타디엔고무 10중량부, D) 핵제 0.1중량부를 헨셀믹서에서 3분간 혼합한 후 L/D가 32이고 직경이 53㎜인 이축압출기로 190~220℃에서 압출하여 펠렛상의 조성물을 얻었다. 이를 3층 시트의 중앙층으로 하고, 프로필렌 단독 중합체를 3층 시트의 외부층으로 하며, 용융지수(230℃,2.16㎏) 5.0g/10min인 에틸렌 및 부텐-1 함량이 각각 3.5%인 프로필렌 삼원공중합체를 내부층으로 하여, 3층 필름성형기를 이용하여 외부층/중앙층/내부층의 두께가 30㎛/140㎛/30㎛인 3층 필름을 성형하였다. 그리고 나서, 살균전 투명도, 내열성 즉 살균후 투명도(121℃, 30분간 증기살균 후의 투명도), 중앙층 수지의 굴곡탄성률, 열접착성을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
투명성은 ASTM D-746에 의거하여 측정하였다. 즉, 200㎛의 필름을 성형하여 Haze meter를 사용하여 측정하였다.
굴곡탄성율은 ASTM D-790법에 의거하여 측정하였다. 12.7mm(폭)×127mm (길이)×6mm두께의 시편을 성형하여 굴곡탄성률측정기를 사용하여 측정하였다.
열접착성은 135~145℃, 2KG압력에서 2초간 접착 후 외관을 검사하였다. 의료용 수액 용기는 다층필름 간의 내부층의 접착으로 봉지 형태로 만들어지는데, 열원이 외부층에 먼저 가해져서 내부로 전달되고, 이 때 내부층이 접착되기 위한 열로 인해 외부층의 변형이 일어나지 않은지 여부로 열접착성을 판단하였다.
한편, 용융지수는 ASTM D-1238법으로 230℃에서 측정하였다. 용융지수는 특정압력(2.16㎏) 및 온도(230℃)에서 10분내 지름 2.09mm의 구멍(orifice)을 통과할 수 있는 열가소성 수지의 양(g)을 의미한다.
용융온도는 ASTM D-2117법에 의거하여 DSC 사용하여 측정하였다.
[실시예 2]
A)의 함량 30중량부, B)의 함량 60중량부로 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
실시예 1.에서 A)의 함량 50중량부, B)의 함량 40중량부로 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
B)의 함량 40중량부, C)의 함량 30 중량부로 하는 것을 제외하고 실시예 2와 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[실시예 5]
D) 핵제를 첨가하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
A)를 대신 용융지수(230℃,2.16Kg) 5.0g/10min인 에틸렌과 부텐-1 함량이 각각 2%인 폴리프로필렌 삼원공중합체를 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 1]
A)의 함량 20중량부, B)의 함량 80중량부로 하고 C)를 첨가하지 아니하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 2]
A)의 함량 70중량부, B)의 함량 20중량부로 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 3]
A)의 함량 80중량부, C)의 함량 20중량부로 하고 B)를 첨가하지 아니하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
[비교예 4]
외부층이 밀도0.920g/㎤의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌이고, 중간층이 밀도 0.907g/㎤인 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌이며, 내부층이 밀도 0.920g/㎤인 측쇄상 저밀도 폴리에틸렌이고, 외부층/중앙층/내부층의 두께가 30㎛/140㎛/30㎛인 3층 필름을 성형하였다. 그리고 나서, 살균전 투명도, 내열성 즉 살균후 투명도(121℃, 30분간 증기살균 후의 투명도), 중앙층수지의 굴곡탄성률, 열접착성을 측정하고 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[비교예 5]
프로필렌 단독 중합체를 3층 시트의 내부층으로 하고, 용융지수(230℃,2.16㎏) 5.0g/min인 에틸렌 및 부텐-1 함량이 각각 3.5%인 프로필렌 삼원공중합체를 외부층으로 하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 3층 필름을 성형하고 필름의 특성을 표 1에 나타내었다.
조성(중량부) 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5
중앙층 수지조성 PP(1) 20 30 50 30 20 - 20 70 80 - 20
PP(2) 70 60 40 40 70 70 80 20 - - 70
PP(4) - - - - - 20 - - - - -
SBR 10 10 10 30 10 10 - 10 20 - 10
PE - - - - - - - - - 100 -
핵제 0.1 0.1 0.1 0.1 - 0.1 0.1 0.1 0.1 - 0.1
용융지수(230℃,2.16㎏) 3.7 3.4 3.1 3.4 3.7 3.9 3.7 2.8 2.6 2.5 3.7
외부층 PP(3) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
PE(1) ○
PP(4) ○
PP(4) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
PE(3) ○
PP(3) ○
살균전투명도(%) 96 95 95 97 91 97 93 97 97 86 96
살균후투명도(%) 90 91 92 92 85 90 79 93 93 71 90
굴곡탄성율(㎏/㎠) 1800 2100 3000 1800 1600 1600 3200 5300 5700 - 1800
열접착성 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 양호 불량
* PP(1) : 에틸렌 함량이 2%인 폴리프로필렌 랜덤공중합체 수지,용융지수(230℃,2.16㎏): 2.0g/10min , Tm:150℃* PP(2) : 비결정성 폴리프로필렌수지, 용융지수(230℃,2.16㎏): 3.5g/10min* PP(3) : 폴리프로필렌 단독중합체,용융지수(230℃,2.16㎏): 1.0g/10min, Tm:165℃* PP(4): 에틸렌 및 부텐-1 함량이 각각 3% 이상인 프로필렌계 삼원공중합체 수지, 용융지수(230℃,2.16Kg): 5.0g/10min, Tm:135℃* SBR : 수소첨가 스티렌부타디엔고무, 용융지수(230℃, 2.16㎏) : 3.5g/10min* PE(1): 밀도0.920g/㎤인 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌* PE(2): 밀도 0.907g/㎤인 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌* PE(3): 밀도 0.920g/㎤인 측쇄상 저밀도 폴리에틸렌* 핵제 :욱전화공업㈜Sodium salt of methylene bis-(2,4-di-t-butyl phenol)acid phosphate
본 발명은 폴리프로필렌계 수지 및 수소첨가 스티렌부타디엔고무를 사용하거나, 핵제를 더 사용하여 의료용 수액용기에 요구되는 물성인 투명성, 유연성, 내열성이 우수한 의료용 다층 필름 및 이를 이루는 투명성 및 유연성이 우수한 수지조성물을 얻을 수 있었다.

Claims (7)

  1. A : 폴리프로필렌계 수지 10~45 중량부,
    B : 비결정성 폴리프로필렌계 수지 45~80 중량부, 및
    C : 수소첨가 스티렌부타디엔고무 10~45 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 A+B+C 100중량부에 대해 0.01 ~ 1.0 중량부의 핵제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지조성물.
  3. 외부층, 중앙층 및 내부층을 포함하는 다층 필름에서 있어서,
    외부층은 폴리프로필렌 단독중합체, 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체 또는 이들의 블렌드로 구성되고,
    중앙층은 상기 제 1항 또는 제 2항의 수지조성물로 제조된 것이며,
    내부층은 프로필렌을 주성분으로하는 알파올레핀 공중합체인 것을 특징으로 하는 다층 필름.
  4. 제 3항에 있어서, 각 층을 구성하는 수지의 융점이 외부층 : 145~168℃, 중앙층 : 135~155℃ 및 내부층 : 130~145℃인 것을 특징으로 하는 다층 필름.
  5. 제 3항에 있어서, 외부층의 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 0.5~10g/10min인 것을 특징으로 하는 다층 필름.
  6. 제 3항에 있어서, 내부층의 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 2.0~10g/10min인 것을 특징으로 하는 다층 필름.
  7. 제 3항에 있어서, 중앙층의 용융지수(230℃, 2.16㎏)가 1.0~10g/10min 인 것을 특징으로 하는 다층 필름.
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